C++運算子多載

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為什麼要對運算子進行重載：

C++預定義中的運算子的操作對象只局限於基本的內建資料類型，但是對於我們自訂的類型（類）是沒有辦法操作的。但是大多時候我們需要對我們定義的類型進行類似的運算，這個時候就需要我們對這麼運算子進行重新定義，賦予其新的功能，以滿足自身的需求。

1.一般運算子多載 

在進行對象之間的運算時，程式會調用與運算子相對應的函數進行處理，所以運算子多載有兩種方式：成員函數和友元函數。成員函數的形式比較簡單，就是在類裡面定義了一個與操作符相關的函數。友元函數因為沒有this指標，所以形參會多一個。 

 1 class A 2 { 3    public: 4      A(int d):data(d){} 5      A operator+(A&);    //成員函數 6      A operator-(A&); 7  8      friend A operator/(A&,A&);    //友元函數 9      friend A operator%(A&,A&);10    private:11      int data;12 };13 //成員函數的形式14 A A::operator+(A &a)15 {16  return A(data+a.data);17 }18 A A::operator-(A &a)19 {20  return A(data-a.data);21 }22 23 //友元函數的形式24 A operator/(A &a1,A &a2)25 {26  return A(a1.data/a2.data);27 }28 A operator%(A &a1,A &a2)29 {30  return A(a1.data%a2.data);31 }32 //然後我們就可以對類的對象進行+、-、*、/了。33 void main(void)34 {35  A a1(1),a2(2),a3(3);36  a1=a2+a3;37  //或者38  a1=a2.operator+(a3);39 }

2.關係運算子重載

 

關係運算子有==,!=,<,>,<=,>=。 

bool operator == (const A& ); bool operator != (const A& );bool operator < (const A& );bool operator <= (const A& );bool operator > (const A& );bool operator >= (const A& );

3.邏輯運算子重載 

 

bool operator || (const A& );bool operator && (const A& );bool operator ! ();

4.單目運算子多載  

A& operator + ();　　//這裡的+、-是正負的意思，放在對象前面。A& operator - ();A* operator & ();A& operator * ();

5.自增減運算子多載 

A& operator ++ ();//前置++A operator ++ (int);//後置++A& operator --();//前置--A operator -- (int);//後置--

6.位元運算符重載  

A operator | (const A& );A operator & (const A& );A operator ^ (const A& );A operator << (int i);A operator >> (int i);A operator ~ ();

7.賦值運算子多載 

 

A& operator += (const A& );A& operator -= (const A& ); A& operator *= (const A& );A& operator /= (const A& );A& operator %= (const A& );A& operator &= (const A& );A& operator |= (const A& );A& operator ^= (const A& );A& operator <<= (int i);A& operator >>= (int i);

8.記憶體運算子多載

void *operator new(size_t size);void *operator new(size_t size, int i);void *operator new[](size_t size);void operator delete(void*p);void operator delete(void*p, int i, int j);void operator delete [](void* p);

9.特殊運算子多載

A& operator = (const A& );//這些運算子的重載只能是成員函數。char operator [] (int i);//傳回值不能作為左值const char* operator () ();T operator -> ();//類型轉換符operator char* () const;operator int ();operator const char () const;operator short int () const;operator long long () const;//還有很多就不寫了

　　而這些只能以友元函數的形式重載

friend inline ostream &operator << (ostream&, A&);//輸出資料流friend inline istream &operator >> (istream&, A&);//輸入資料流

10.總結

兩種重載方式的比較：

• 一般情況下，單目運算子最好重載為類的成員函數；雙目運算子則最好重載為類的友元函數。
• 以下一些雙目運算子不能重載為類的友元函數：=、()、[]、->。
• 類型轉換函式只能定義為一個類的成員函數而不能定義為類的友元函數。 C++提供4個類型轉換函式：reinterpret_cast（在編譯期間實現轉換）、const_cast（在編譯期間實現轉換）、stactic_cast（在編譯期間實現轉換）、dynamic_cast（在運行期間實現轉換，並可以返迴轉換成功與否的標誌）。
• 若一個運算子的操作需要修改對象的狀態，選擇重載為成員函數較好。
• 若運算子所需的運算元（尤其是第一個運算元）希望有隱式類型轉換，則只能選用友元函數。
• 當運算子函數是一個成員函數時，最左邊的運算元（或者只有最左邊的運算元）必須是運算子類的一個類對象（或者是對該類對象的引用）。如果左邊的運算元必須是一個不同類的對象，或者是一個內部 類型的對象，該運算子函數必須作為一個友元函數來實現。
• 當需要重載運算子具有可交換性時，選擇重載為友元函數。

注意事項：

1. 除了類屬關係運算子”.“、成員指標運算子”.*“、範圍運算子”::“、sizeof運算子和三目運算子”?:“以外，C++中的所有運算子都可以重載。
2. 重載運算子限制在C++語言中已有的運算子範圍內的允許重載的運算子之中，不能建立新的運算子。
3. 運算子多載實質上是函數重載，因此編譯器對運算子多載的選擇，遵循函數重載的選擇原則。
4. 重載之後的運算子不能改變運算子的優先順序和結合性，也不能改變運算子運算元的個數及文法結構。
5. 運算子多載不能改變該運算子用於內部類型對象的含義。它只能和使用者自訂類型的對象一起使用，或者用於使用者自訂類型的對象和內部類型的對象混合使用時。
6. 運算子多載是針對新類型資料的實際需要對原有運算子進行的適當的改造，重載的功能應當與原有功能相類似，避免沒有目的地使用重載運算子。

 參考資料：

　　https://wuyuans.com/2012/09/cpp-operator-overload

 

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